Mentre convenzionale Wi-Fi è il protocollo di comunicazione wireless più diffuso oggi in uso, la rapida crescita dell'IoT ha costretto a ripensare il Wi-Fi, rivelando le lacune tecnologiche e il ruolo che deve svolgere in un mondo connesso onnicomprensivo. Le maggiori richieste di connettività a lungo raggio e requisiti di basso consumo per molte applicazioni IoT e machine-to-machine (M2M) stanno introducendo Wi-Fi HaLow 802.11ah a un ritmo sempre più veloce quest’anno e per gli anni a venire.
Wi-Fi Halow la tecnologia è stato standardizzato dal gruppo di lavoro IEEE 802.11ah e ha ricevuto il suo nome dalla Wi-Fi Alliance (WFA). Opera nella banda dello spettro di frequenza inferiore a 1 gigahertz (GHz) senza licenza e offre velocità di trasmissione dati che variano da centinaia di kbit/s a decine di Mbit/s e su distanze da decine di metri a oltre un chilometro. Wi-Fi HaLow soddisfa le esigenze di scalabilità, robustezza e sicurezza necessarie per affrontare gli ambienti IoT più impegnativi.
Quindi cosa rende Wi-Fi HaLow la tecnologia wireless ideale per supportare l'IoT? Di seguito sono riportati 10 motivi chiave per cui Wi-Fi HaLow sta risolvendo i punti deboli fondamentali delle tecnologie wireless esistenti.
- Efficienza energetica
I protocolli 802.11ah Wi-Fi HaLow promuovono la conservazione dell'energia per i dispositivi che possono dormire per lunghi periodi di tempo. Ciò consente la più ampia gamma di opzioni di alimentazione, da una piccola batteria per applicazioni a corto raggio a una batteria più grande, dispositivi a potenza più elevata che raggiungono oltre 1 km.
Il multiplexing a divisione di frequenza ortogonale (OFDM) con modulazione avanzata e schemi di codifica offre un throughput più elevato con velocità di dati che si adattano alle condizioni del canale. Maggiore è il throughput, più breve è il tempo di trasmissione del messaggio, il che significa che la radio può tornare a dormire più velocemente, risparmiando energia. Il protocollo listen-before-talk della WLAN significa meno contese sui media e meno spreco di energia per la ritrasmissione dei pacchetti.
Wi-Fi HaLow modalità di inattività e sospensione, combinate con il proprietario di Morse Micro circuito tecniche di progettazione, consente il trasferimento di più bit per unità di energia e un minor consumo di energia al minimo per competere con altre tecnologie.
- Velocità dati
Wi-Fi HaLow offre la più ampia gamma di velocità dati per adattarsi alle applicazioni IoT come le videocamere ad alta definizione che trasmettono in streaming decine di Mbit/s ad applicazioni con velocità di trasmissione inferiore come sensori di temperatura, serrature o cassette postali. Le tariffe possono essere scalate automaticamente per i cambiamenti delle condizioni o della distanza da un punto di accesso (AP), proprio come il Wi-Fi.
- Escursione
Fornendo da 1 metro a >1 km, segnali a banda stretta sub-1 GHz, Wi-Fi HaLow copre una gamma più ampia di applicazioni, dalle case intelligenti ai grandi magazzini, senza ripetitori o mesh. I segnali a banda stretta raggiungono una portata 10×, 100× l'area o 1000× il volume del tradizionale Wi-Fi o Bluetooth a 2.4 GHz e ancora più alto per una portata più corta Wi-Fi 5/5 a 6 GHz (802.11ac/ax) e 6 GHz Wi-Fi 6E (802.11ax) (Figure 1 ).
Figura 1: Wi-Fi HaLow: raggiunge 1000 volte il volume del Wi-Fi tradizionale. (Fonte: Morse Micro)
- Penetrazione attraverso il materiale
La fisica è semplice, minore è la frequenza, migliore è la penetrazione (le perdite di propagazione nello spazio libero sono minori) (Figure 2 ). Wi-Fi HaLow utilizza lo spettro 750 MHz - 950 MHz, che è 2.5 volte inferiore a Bluetooth a 2.4 GHz, Wi-Fi 4 o Zigbee, 5 volte inferiore a 5 GHz Wi-Fi 5 e 6 volte inferiore a 6- Wi-Fi 6 GHz. La variabilità dei materiali da costruzione e dei layout di case ed edifici ha un effetto minore sui segnali HaLow.
Figura 2: Wi-Fi HaLow offre una portata e una penetrazione superiori attraverso il materiale. (Fonte: Morse Micro)
- Sicurezza
Wi-Fi HaLow richiede la sicurezza WPA3 più avanzata per l'autenticazione e la crittografia dei dati. Morse Micro supporta WPA3 esistente e futuri miglioramenti nella sicurezza Wi-Fi (Figure 3 ). Velocità di trasmissione dati più elevate di Wi-Fi HaLow consentono rapidi aggiornamenti del firmware over-the-air (OTA), che molte tecnologie wireless a lungo raggio come LoRa o Sigfox non possono realizzare senza portare i dispositivi offline per lunghi periodi di tempo.
Figura 3: Wi-Fi HaLow ha adottato il protocollo di sicurezza WPA3 più avanzato e supporta l'aggiornamento della sicurezza over-the-air in modo che le reti non vengano compromesse. (Immagine: Morse Micro)
- Capacità dati di rete
Wi-Fi HaLow specifica un'ampia gamma di velocità dati per un massimo di 8,191 dispositivi per AP (Figure 4 ). Molteplici opzioni di segnalazione riducono il sovraccarico necessario per gestire e controllare grandi quantità di dispositivi. Un esempio è la finestra di accesso limitato (RAW), una funzionalità unica per HaLow, che consente a un AP di concedere privilegi a un sottoinsieme di stazioni per trasferire i propri dati mentre altre sono costrette a dormire, a memorizzare dati non urgenti o entrambi. Ciò riduce le collisioni e libera le onde radio affinché i dispositivi attivi trasferiscano più dati alle velocità di modulazione e codifica (MCS) più veloci che possono raggiungere.
Figura 4: un singolo access point Wi-Fi HaLow può indirizzare migliaia di dispositivi. (Immagine: Morse Micro)
- Costi di installazione/operativi
Wi-Fi HaLow supporta il traffico IP nativo, proprio come il Wi-Fi tradizionale. L'installazione semplice richiede solo un AP o un router Wi-Fi HaLow. Non sono necessari hub o gateway proprietari. L'architettura a stella non richiede reti complesse di ripetitori che bloccano i messaggi e causano problemi di gestione per altre tecnologie wireless. Utilizza lo spettro sub-1 GHz senza licenza senza costi di abbonamento ricorrenti o piani dati necessari con i fornitori di rete cellulare.
- Spettro senza licenza
Non è necessario un contratto con un fornitore di servizi poiché Wi-Fi HaLow non si basa su fornitori di servizi mobili. Come il Wi-Fi tradizionale, i clienti possiedono le proprie apparecchiature e utilizzano lo spettro radio senza licenza. La tecnologia wireless opera nelle bande di frequenza esenti da licenza in tutto il mondo, che vanno da 750 MHz a 950 MHz. Non utilizza le frequenze dei gestori di dati cellulari che solitamente assorbono il costo dei canoni e degli abbonamenti. Possono essere applicate alcune restrizioni d'uso che possono variare in base al paese.
- Interoperabilità ed esperienza del cliente
Wi-Fi HaLow è uno standard riconosciuto a livello mondiale che definisce il modo in cui i dispositivi comunicano. Proprio come le precedenti generazioni di Wi-Fi, i fornitori di apparecchiature Wi-Fi HaLow garantiscono l'interoperabilità seguendo la guida della Wi-Fi Alliance, che fornisce specifiche e servizi di certificazione ai membri. Altre tecnologie IoT wireless sono proprietarie o non dispongono di una guida ben organizzata che può influire sul tempo di commercializzazione, sui costi dei prodotti e sull'esperienza del cliente.
Gli utenti sperimenteranno la stessa facilità d'uso delle reti Wi-Fi tradizionali. A ciò si aggiunge la semplicità delle singole soluzioni AP Wi-Fi HaLow, che offrono un successo immediato dell'installazione ed eliminano la complessità e le sfide delle implementazioni di reti mesh alternative.
- Supporto IP nativo
Il supporto nativo per il traffico IP è definito in Wi-Fi HaLow in modo molto simile al Wi-Fi tradizionale. Utilizzando un router compatibile con Wi-Fi HaLow, tutti i dispositivi client possono utilizzare i protocolli di trasporto IPv4/IPv6 per l'accesso diretto a Internet per i servizi basati su cloud e la gestione dei dati IoT. Altre tecnologie IoT wireless come Bluetooth, Zigbee, Z-Wave, LoRa e Sigfox richiedono un gateway proprietario per convertire tutto il traffico client locale in traffico IP per l'accesso a Internet. Queste fasi aggiuntive dell'elaborazione dei pacchetti sono necessarie per avvolgere dati extra attorno ai pacchetti, aggiungendo ritardi e riducendo l'efficienza delle loro reti.
Nella fase iniziale di implementazione, Wi-Fi HaLow dovrebbe essere utilizzato in applicazioni sia interne che esterne dove il Wi-Fi standard non può raggiungere, come nel caso di sistemi di sorveglianza a batteria, telecamere wireless e campanelli. Un altro tipico caso d'uso sono le sedi di grandi dimensioni, in cui un singolo punto di accesso HaLow può sostituire un gran numero di AP, ovviando ad architetture mesh complesse e inefficienti, semplificando l'installazione e riducendo il costo totale di proprietà.
L'automazione industriale, i sensori di controllo dei processi, l'automazione degli edifici, i magazzini e i negozi al dettaglio, tra molti altri, avranno bisogno di questa tecnologia, che consentirà a tutto di rimanere connesso in un mondo sempre più automatizzato. Wi-Fi HaLow si distingue infatti per la sua versatilità.